[发明专利]一种基于背景模型的飞溅式火花检测方法及装置

权利要求书

1.一种基于背景模型的飞溅式火花检测方法，其特征在于，包括：

步骤S1：对检测场景进行现场标定，得到将输入的图像转换为平面视角的变换参数；

步骤S2：建立检测场景的背景模型或背景掩膜图像；

步骤S3：基于背景模型或背景掩膜图像提取前景部分；

步骤S4：对提取的前景部分进行火花连通域提取，求解出火花几何信息；

步骤S5：根据背景掩膜图像和本次前景提取结果更新背景模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于背景模型的飞溅式火花检测方法，其特征在于，所述变换参数包括像素与实际长度比值R和单应矩阵H。

3.根据权利要求1所述的一种基于背景模型的飞溅式火花检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

步骤S11：测量矩形待检测区域的实际长度L与宽度W；

步骤S12：以像素为单位确定转换后的图像长度l与宽度w：

l＝L*R

w＝W*R

步骤S13：使用DLT算法求解图像视角转换为垂直俯视视角的单应矩阵H。现场标定过程完成，得到像素与实际长度比值R和单应矩阵H。

4.根据权利要求1所述的一种基于背景模型的飞溅式火花检测方法，其特征在于，所述背景模型为与转换为平面视角后的输入图像尺寸相同的像素值集合或概率分布集合；

所述背景掩膜图像为根据背景模型对转换为平面视角后的输入图像二分类后输出的单通道图像，背景坐标点像素值为0，前景坐标点像素值为1。

5.根据权利要求4所述的一种基于背景模型的飞溅式火花检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

步骤S31：将待检测的输入图像进行变换，转换为平面视角；

步骤S32：判断是否存在背景掩膜图像，若为是，则执行步骤S33，反之，则执行步骤S35；

步骤S33：根据背景掩膜图像处理转换为平面视角后的输入图像：

其中：I′(x)为转换为平面视角后的输入图像中像素点x经处理后的像素值，I(x)为转换为平面视角后的输入图像中像素点x经处理前的像素值，I_Mask(x)为背景掩膜图像中像素点x的像素值；

步骤S34：提取处理后的转换为平面视角后的输入图像中所有像素值不为0的像素点组成前景部分；

步骤S35：将转换为平面视角后的输入图像中的各像素点与背景模型中各像素点的像素值或概率分布的统计距离；

步骤S36：判断各像素点的统计距离是否大于预设定的背景阈值，若为是，则将该像素点作为前景像素点，反之则将该像素点作为背景像素点；

步骤S37：提前所有的前景像素点作为前景部分。

6.根据权利要求4所述的一种基于背景模型的飞溅式火花检测方法，其特征在于，所述背景掩膜图像的获得过程包括：

步骤S21：将当前帧的图像与前K张连续的历史帧图像同坐标像素点进行逐一匹配，当匹配双方的像素值之间的统计距离小于预设阈值时，认为匹配通过；

步骤S22：统计每个像素匹配通过的次数，若大于预设定的置信次数，则将该像素点作为背景像素点，反之则作为前景像素点。

7.根据权利要求1所述的一种基于背景模型的飞溅式火花检测方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

步骤S41：设置固定阈值T₀对前景部分进行固定阈值二值化处理；

步骤S42：采用最大熵阈值算法，求解前景部分的最大熵阈值，并基于最大熵阈值对前景部分进行二值化处理；

步骤S43：求解固定阈值二值化的图像与最大熵阈值二值化的图像的交集，作为二值化结果；

步骤S44：对二值化结果进行形态学闭操作，获得形态学处理结果；

步骤S45：形态学处理结果中，通过种子填充算法求得像素值为1的所有连通域作为火花区域；

步骤S46：根据像素与实际长度比值R和火花区域求得火花几何信息的实际值。